仓储工作站触摸屏控制设计毕业设计Word文档格式.docx
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摘要
本课题要求通过触摸屏控制现代物流生产线中的仓储工作站，需要完成的有触摸屏软件设计，PLC控制系统，梯形图设计等。
通过在实验室的观察研究和老师细心的讲解，了解到本次设计是以触摸屏为核心，通过触摸屏编程软件做好触摸屏界面，将编好的PLC程序输入可编程控制器中，进行触摸屏与可编程控制器的连接，通过触摸屏对PLC的控制来实现手动调整与自动运行的控制。
当有货物时，载物台转动到90度位，巷道起重机运行，再通过货物托盘将货物存入仓库。
这样就迅速高效的完成的货物的空间转移并完成仓储过程。
本系统能够简单、高效、准确、迅速、安全的将货物整齐无误的放入仓库中，大大的提高了工作效率，加强了自动化管理。
关键词触摸屏；
物流生产线；
PLC
Abstract
Thistopicrequestthroughthetouchscreencontrolintheproductionlineofmodernlogisticswarehousingworkstation,needtocompleteatouchscreenofsoftwaredesign,PLCcontrolsystem,ladderdiagramdesign,etc.Throughtheobservationinthelaboratoryresearchandtheteachercarefulinterpretation,andknowthedesignisbasedontouchscreenasthecore,thetouchscreenprogrammingsoftwaredotouchscreeninterface,willmakeupgoodPLCprograminputprogrammablecontrollerinthetouchscreenandprogrammablecontrollerconnection,throughthetouchscreenofPLCcontroltorealizeautomaticoperationmanualadjustmentandthecontrol.
Whenthegoods,asmallrotationto90degrees,aroadwaycraneoperation,againthroughthegoodstraywarehousethegoods.Soefficientlyfinishedgoodsandcompletethestoragespacetransferprocess.
Thissystemcanbesimple,efficientandaccurate,fast,safewillbeneatandcorrectinthewarehouse,andgreatlyimprovetheworkingefficiency,strengtheningtheautomationmanagement.
KeywordsTouchscreen;
Logisticsproductionline;
第一章绪论
1.1课题的来源
对于“物流”的概念，不同国家不同机构不同时期有所不同，关于物流活动的最早文献记载是在英国。
1918年，英国犹尼利弗的哈姆勋爵成立了“即时送货股份有限公司”，目的是在全国范围内把商品及时送到批发商、零售商和用户手中。
二战期间，美国从军事需要出发，在战时对军火进行的供应中，首先采用了“物流管理”这一词，并对军火的运输、补给、屯驻等进行全面管理。
二战后，“物流”一词被美国人借用到企业管理中，被称作“企业物流”。
企业物流是指对企业的供销、运输、存储等活动进行综合管理。
现代物流产业发展的程度是衡量一个国家的产业化和经济发展的重要标志，纵览世界经济发展过程，物流发展与工业化发展过程相一致。
先进的物流系统表现在英国工业革命后“世界工厂”的形成和日本经济奇迹般的复苏。
美国戴尔计算机公司、美国波音飞机公司、通用汽车公司、海尔集团等这些公司的成功的经历告诉我们，建立运用先进的物流体系，能更快更直接的提高企业的竞争力。
为了使物流系统操作更加简单快捷，人们使用触摸屏代替传统的鼠标和键盘，触摸屏具有节省空间，易于使用，坚固耐用等特点。
触摸屏赋予了系统崭新的面貌，发达国家的系统设计师和我国率先使用此技术的设计师都清楚，触摸屏不再是可有可无的东西了。
它极大程度的简化了计算机，即使对计算机一无所知的人，仍然可以通过触摸屏的提示操作。
1.2课题的国内现状
早晨起床，通过触摸屏用微波炉热早餐，出门坐地铁，通过触摸屏完成自动售票，去自动取款机提款，去营业厅自助充值。
可以说，触摸屏就在我们身边，并且已经完全融入了我们生活。
我国的触摸屏产业发展相对较晚，国家从2008年开始启动支持触摸屏产业化的重大专项，产业已经发展，但是技术和产业规模远远不够。
触摸屏与液晶显示器的结合首先需要提高触摸屏的产能，现在的生产线能力远远不能满足产业的需求。
触摸屏与液晶显示器的结合不仅要有产能上的配套，还要有技术上的配套。
液晶显示器内置式触摸屏不仅可以降低生产成本，还可以优化产品设计，提高产品品质。
目前触摸屏技术在中小尺寸的显示器上的应用已经得到市场的认可，市场将进入高速发展期，我国中小尺寸TFT-LCD制造商把握好这个机会可以带动产品升级。
电阻式触摸屏适合手机、导航仪等小型设备的使用，触摸屏技术要在电脑显示器或电视上使用，必须发展电容式触摸屏技术。
1.3课题的国外现状
触摸屏在20世纪70年代就开始问世了，它是由美国人SamHurt在1971年发明的。
由于各种原因，70年代以后触摸屏技术发展很缓慢。
因为在当时它的反应速度、可靠性、使用寿命、对恶劣环境的适应性等方面都不是很令人满意。
不过在如今，这种情况已经得到了很大的改善，就是因为如此，掀起了触摸屏使用的新浪潮。
目前，触摸屏的实现技术多种多样，主要有矢量压力传感器技术触摸屏、电阻感应式触摸屏、红外线式触摸屏、电容感应式触摸屏和表面声波式触摸屏。
其中矢量压力传感器触摸屏已经从历史舞台中消失了，现在应用广泛的主要是其他四种方式。
触摸屏在上世纪80年代就已经在交通枢纽和银行的CRT信息查询系统中得到广泛的应用。
目前，触摸屏之所以迅速发展成一个高度发达的行业，是因为计算机、网络、软件和平板显示等相关技术的成熟，使触摸屏技术的应用市场迅速膨胀。
触摸屏早期多被装于工控计算机、POS机终端等工业或商用设备中。
2007年iPhone手机的推出，成为触控行业发展的一个里程碑。
苹果公司把一部至少需要20个按键的移动通话，设计得仅需要三四个键就能操作，剩余操作则全部交由触控屏幕完成。
应该说，引发触控屏产业爆的导火索是iPhone手机和windows7操作系统的上市。
由于单点触控、多点触控以及多重触控全区输入（multi-touchall-point）解决方案使触摸输入、旋转和缩放功能优势得到了淋漓尽致的发挥，摆脱了对键盘和鼠标的依赖，使人机交互更为直截了当。
触控技术开辟了一条新的人机互动操作的技术路线，方便了用户，代表了一个新的技术潮流。
在市场与技术的互动中触控技术将成为电子信息产业的一个新的增长点。
触控技术将全面进入计算机行业的个人电脑、笔记本电脑、游戏机、电子书等领域。
1.4课题的内容简介
本课题主要利用触摸屏控制模拟物流生产线中仓储站。
实现仓储控制任务的方案较多，如继电器控制、单片机控制、PLC控制等。
由于可编程控制器PLC具有可靠性高、扩展性高等特点，逐渐成为自动化立体仓储控制中的首选，应用越来越多。
本次设计要求以触摸屏为核心完成触摸屏界面设计、仓储站PLC控制系统设计、软件程序设计、梯形图设计及调试。
首先编写触摸屏控制程序，做好触摸界面，再将编写好的程序输入PLC，将触摸屏和可编程控制器进行连接，通过触摸屏来实现仓储工作站自动运行和手动操作的过程。
现代物流是运输技术革新与先进信息技术结合的产物，它主要是指加工半成品通过装配、缓冲、堆垛、仓储放入仓库中的过程。
其控制系统有位置控制（步进电机）与顺序步进动作要求，采用PLC为控制器实现顺序步进控制，而位置检测采用传感器和行程开关来实现。
第二章设计目标及设计方案
2.1总体设计目标
2.1.1设计要求
要求完成触摸屏控制控制物流生产线仓储工作站的设计：
1、触摸屏控制物流生产线仓储工作站的构成及工艺要求。
2、触摸屏控制物流生产线仓储工作站的PLC控制程序设计。
3、触摸屏控制物流生产线仓储工作站的触摸屏监控设计。
4、完成软件编程及仿真。
5、通过触摸屏切换手动调整和自动运行两种模式。
2.1.2工作流程
本次毕业设计是触摸屏控制物流生产线的仓储站。
货物从堆垛站到载物台，此时载物台从0度位转动到90度位，同时巷道起重机启动，货物从载物台转移到巷道起重机。
此后，起重机向货架方向移动，将货物存储在高层货架中。
通过货架上的行程开关发出的信号，可以知道该货仓是不是满的，若是满的，则存在其余的高层货架中。
2.2总体方案设计
2.2.1设计过程
依据触摸屏为核心，通过操作触摸屏完成对仓储站的监控和控制。
有行程开关和传感器检测信号，通过电机完成物件的运输和仓储。
图2.1为仓储站工作过程框图。
图2.1仓储站工作过程框图
2.2.2最终目标
1、完成触摸屏控制界面。
2、能够通过触摸屏控制和监控仓储站。
3、能够通过触摸屏切换自动运行和手动调整。
第三章硬件设计
3.1PLC的设计
3.1.1PLC的选型
可编程控制器（ProgrammableLogicController，PLC），它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算数操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各类型的机械或生产过程。
可编程控制器实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为：
电源、中央处理单元（CPU）、存储器、输入输出接口电路、功能模块、通信模块。
本次毕业设计选用三菱FX系列的FX2N作为可编程控制器控制系统。
三菱FX2N有如下特点：
1、输入输出扩展可连接FX2N系列用的扩展模块以及FX2N系列用的扩展单元。
2、时钟功能内置实时时钟。
3、最大输入输出点数256点。
4、特殊适配器可以通过FX2N-CNV-BD连接。
5、可连接FX2N系列用的扩展模块以及FX2N使用的扩展单元。
6、机体小型化,比FX2小50%。
7、备有多种不同的FX2N扩展单元及特殊模块。
8、更多通讯/网络功能，RS232,RS422,RS485。
9、更便宜的配置，兼用FX0N的扩展单元及特殊模块。
10、兼容FX2的编程设计。
11、低成本IC板BD，通讯功能扩展模块模板化。
12、内置8,000步RAM（电池支持）、注释输入、可RUN中写入。
13、安装有存储盒时最大可扩展到16,000步。
依据以上特点，根据设计中输入输出点的总数（输入点为31个，输出点为23个）来选择，确定PLC的选型为FX2N-64MR,即32个输入点和32个输出点，此型号为继电器输出方式。
3.1.2I/O地址表
1、输入口的设置：
输入信号
序号
功能
代号
输入编号
1
A1库检测
SQ10
X0
2
A2库检测
SQ11
X1
3
A3库检测
SQ12
X2
4
A4库检测
SQ13
X3
5
A5库检测
SQ14
X4
6
A6库检测
SQ15
X5
7
A7库检测
SQ16
X6
8
A8库检测
SQ17
X7
9
B1库检测
SQ20
X10
10
B2库检测
SQ21
X11
11
B3库检测
SQ22
X12
12
B4库检测
SQ23
X13
13
B5库检测
SQ24
X14
14
进库0度
SQ25
X15
15
进库90度
SQ26
X16
16
进库到位
SQ27
X17
17
托盘前
SQ30
Y20
18
托盘中
SQ31
Y21
19
托盘后
SQ32
Y22
20
开始（仓储）
S23
Y23
21
保持（仓储）
S24
Y24
22
手动/自动
S25
Y25
23
复位（仓储）
S26
Y26
24
X回零
S30
X30
25
Z回零
S31
X31
26
S32
X32
27
S33
X33
28
取货
S34
X34
29
进货
S35
X35
30
X回零完成
SQ36
X36
31
X到位
SQ37
X37
2、输出口的设置：
输出信号
输出编号
M11正转
KA11
Y0
M11反转
KA12
Y1
M12正转
KA13
Y2
M12反转
KA14
Y3
M13正转
KA15
Y4
M13反转
KA16
Y5
开始灯（仓储）
H11
Y6
保持灯（仓储）
H12
Y7
DIN6
原点开关
Y10
X驱动上电
KA17
Y11
DIN1
POS1
Y12
DIN2
POS2
Y13
DIN3
POS3
Y14
DIN4
POS4
Y15
DIN5
点动正转
Y16
DIN7
点动反转
Y17
复位灯（仓储）
H20
X回零灯
H21
Z回零灯
H22
托盘前位灯
H23
托盘后位灯
H24
取货灯
H25
进库灯
H26
3.1.3PLC外部接线图
图3.1仓储单元外部接线图
3.2直流电机的选择
当货物到达托盘结构时，直流电机控制托盘正转从0度到90度。
直流电动机是将直流转化为机械能的转动装置。
电机定子提供磁场，直流电源向转子的绕组提供电流，换向器使转子电流与磁场产生的转矩保持方向不变。
直流电动机的优点如下：
1、启动速度快，换向、变速方便。
2、启动力矩大，可以均匀而经济的实现转速调节。
3、过载能力大，能承受频繁的负载冲击。
4、直流电机的低速特性好。
5、可以频繁的实现无级快速启动反转和制动。
本次设计选择直流电机时，直流电机的参数要比计算出来的实际额定电流大一些，所以选择直流电机型号为36ZY02型直流电机。
额定电流为0.75A，主要参数如下：
额定电压：
12V
额定电流：
0.75A
空载电流：
0.28A
额定转矩：
5.0kgcm
额定转速：
75-80rpm
3.3步进电机的选择
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。
在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，步进电机收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”,他的旋转是以固定的角度一步步运行的。
可以通过脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的。
也可以通过控制脉冲频率控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
1、确定参数
选择步进电机前，要先列出步进电机的主要参数：
执行机构速度，负载质量，移动距离，移动时间等，再计算出负荷惯量，输出转矩等。
执行机构速度：
负载质量：
移动距离：
移动时间：
2、计算
（1）加速时间
（3-1）
（2）电机转速
（3-2）
（3）负荷转速
（3-3）
（4）负荷惯量：
直线运动
（3-4）
负荷惯量
（3-5）
（5）电机转矩：
启动转矩
（3-6）
输出转矩
（3-7）
S为安全系数，一般为2
为电机转子惯量，单位为
（6）电机选择：
由以上计算结果，选定电机型号为KINCO2S56Q-3876，转子惯量
（3-8）
KINCO2S56Q-3876的主要参数为：
额定相电压24V；
额定相电流3.0A；
相电阻0．95±
10%。
步进电机的继电器选型和直流电机相同，选择继电器型号为JZX-22FD/4Z（5~8A）。
3.4伺服电机的选择
伺服电机（servomotor）是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置。
伺服电机可以使位置精度，控制速度达到非常精确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。
伺服电机转子转速受输入信号控制，并且能快速反应，自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。
伺服电动机分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。
本次毕业设计中仓储单元中X轴移动选用伺服电机来执行，步进电机同样可以完成，由于步进电机驱动通常带有细分，而停止时通常会停止在细分点也就是不是磁极点上，那么停电后再次上电时驱动器不会按照停止时的各相电流进行分配，那么出现了步进电机重新上电时通常会出现强烈的小振一下，也就是转子迅速与初始定子磁场对应，而伺服电机则没有该现象。
直流伺服电机的输出转速与输入电压成正比，并能实现正反向速度控制。
具有起动转矩大，调速范围宽，机械特性和调节特性的线性度好，控制方便等优点。
本次设计选择的伺服电机型号为：
23S31－0650－803J7－AA。
以下为该型号的直流伺服电机主要参数：
工作环境温度：
-20-40°
C
额定相电流：
6.5A
轴径：
8mm
相电感：
0.7mH
想电阻：
0.29
转子惯量：
0.046kgm
绝缘电阻：
最小100R[500VDC，20°
C]
下图为伺服电机控制器接线图
图3.2伺服电机控制器接线图
3.5行程开关的选择
物流生产线仓储站中，托盘机构最后需要把货物存储在货架中，如果货架是满的，无法存储，则存储在下一个货仓中。
此时就需要行程开关来检测并发出信号。
相对于传感器来说，行程开关能够更方便的检测各个库是否满货。
行程开关主要用于检测工作机械的位置，发出命令以控制其运动方向或者行程长短。
行程开关也称位置开关。
根据行程开关的结构可分为电气结构的非接触式接近开关和机械结构的接触式有触点行程开关。
接触式行程开关靠移动物体碰撞行程开关的操动头而使行程开关的常开触头接通和常闭触头分断，从而实现对电路的控制作用。
在设计中，每个货物的存放肯定会接触每个仓库的底部，如果把接触式行程开关安装在每个仓库的最底部，接触式行程开关检测到货物后把信号送给可编程控制器，从而检测该仓库是不是满仓，此方法更加方便检测，而且行程开关在价格上比传感器便宜很多，所以选择接触式有触点行程开关。
这次毕业设计中选择的接触式有触点开关的型号为JLXK1-311,额定电压参数为500VAC，440VAC,额定电流为5A,分别有一个常开触头和一个常闭触头。
图3.3接触式行程开关的PLC连接图
3.6传感器的选择
此系统在运行时，对于托盘进料机构的运动、托盘的运动等都要保证它们的运动距离和停止位置，这就需要传感器来检测它们的位置。
传感器按照用途可分为速度传感器，位置传感器，力敏传感器，液位传感器等，由于本次的货物是金属，所以选择光电或磁感应接近开关。
接近开关又称无触点行程开关，它除可以完成行程控制和限位保护外，还有一种非接触型的检测装置，用作检测零件尺寸和测速等，也可以用于变频计数器、液面控制、变频脉冲发生器和加工程序的自动衔接等。
工作可靠、功耗低、复定位精度高、寿命长和操作频率高及适应恶劣的工作环境等。
利用光电感应做成的开关叫光电开关。
将发光器件与光电器件按照一定的方向装在同一个检测头里面。
当有反光面（被测物体）接近时，光电器件接收反射光后便在信号输出，因此可以“感知”有物体靠近。
PLC所接的传感器的电压应为24VDC，电流范围为0~250mA，由于可编程控制器的输入电流是由可编程控制器内部的DC24V电流提供。
因此，利用外部电源驱动接近开关等传感器时，外部电源的电压应是DC24V±
4V，传感器的输出晶体管应选NPN开路集电极型。
本次仓储站设计中需用到的接近开关数为26个，所选择的型号为LJ8A3-2-Z/BX，主要参数为：
输出指示灯颜色:
红色
工作电压：
10~36VDC
连续负载电流：
≤200mA
开关频率：
1000Hz
下图为接近开关与PLC的连接图：
图3.4接近开关与PLC的连接图
第
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